数控铣床自动上料加工平台改造（软件部分）(附件)【字数：13485】
摘 要摘 要伴随着科技的进步和工业4.0的深入发展,社会生产力水平显著提高,而且人力劳动早已疲惫不堪，劳力输出成本越来越高，因此使得很多厂家开始寻找代替人力新的生产力。所以，自动化加工平台的研制也进入了新的轨道。本论文主要通过对FANUC Series 0i MATE-MC系列X7124数控铣床的改造，进行自动加工平台的设计，主要实现触摸屏控制机械手从仓料平台自动夹取工件至机床中进行自动加工的功能。按照该平台的组成要求，选择包括机械手、自动旋转仓料平台、触摸屏主控制系统以及改造过后的机床等四大部分。本次设计中，通过触摸屏与三菱PLC的连接，再将PLC与其他三部分相关联，然后进行各部分的程序编辑及调试，实现通过触摸屏中的操作按钮进行控制机械手的工件搬运、仓料平台的自动旋转，以及机床自动门的开关和机床夹具的自动夹紧与松开。本文设计系统中，触摸屏的人机交互、PLC程序的功能实现与数控铣床的加工一体化，通过彼此间有效的通讯连接，根据各个设备实时状态然后进行顺序控制，这样能确保自动加工平台的平稳运行，同时充分展现出工业化自动加工的智能化。通过各部分的相互配合，完成本次加工系统的设计要求以及实现其功能。关键词数控铣床；自动上料；PLC；机械手；触摸屏
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景以及国内外的发展现状分析 1
1.1.1 课题背景 1
1.1.2 自动加工平台国内外发展情况 1
1.2 本文的选题意义及主要研究内容 2
第二章 自动加工平台系统总体方案设计 4
2.1 料仓机械结构 4
2.2 触摸屏选择 5
2.3 机械手产品结构简介 5
2.4 数控铣床选择及其加工特点 6
2.5 本章小结 7
第三章 触摸屏程序设计 8
3.1 触摸屏编程软件介绍 8
3.1.1 触摸屏概述 8
3.1.2 威纶TK6100IV5触摸屏以及其软件介绍 8
3.2 触摸屏与PLC连接介绍 11
3.2.1 PLC的选择 11
3.2.2 触摸屏与PLC的连接方式 12
3.2.3 控制系统中P *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
LC的I/O接口分配 13
3.3 触摸屏部分调试 16
3.3.1 触摸屏程序设计 16
3.3.2 触摸屏程序离线模拟 17
3.4 本章小结 18
第四章 机械手控制系统设计 19
4.1 机械手结构分析 19
4.2 机械手编程系统介绍 20
4.2.1 示教盒的简介 20
4.2.2 示教盒的使用方法 22
4.3 机械手程序编写及调试 23
4.4 本章小结 24
第五章 数控铣床PLC程序设计 25
5.1 数控铣床简介 25
5.2 PLC程序编辑介绍 25
5.3 内置PLC程序改造及其部分调试 26
5.4 本章小结 27
第六章 自动加工系统的连接与调试 28
6.1 自动加工系统一体化连接 28
6.2 自动加工系统程序调试 29
6.3 本章小结 31
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
第一章 绪论
1.1 课题背景以及国内外的发展现状分析
1.1.1 课题背景
目前，由于工业自动化日趋快速，变化也愈演愈烈，更多的制造商不仅考虑到成本的降低，更加考虑到生产的快捷方便，效率的提高。所以传统的加工中心、数控机床早已不能满足现阶段的发展。而最新提出的工业化4.0，则基本满足了各个制造商所需要的要求。对于加工中心来说，自动化加工平台不仅节省劳动力与生产力，更加由于其高效率、高质量的完成工作从而获得行业内的广泛支持，并加速其发展。对于现阶段来说，工业自动化发展历程中的最主要的产物就是机械臂了，它不仅能替工人完成高难度和危险的工作，还可以提高工作效率，保证工作质量。在现阶段的自动化加工中心，材料的输送大多数依赖于机械臂的灵活运用，所以加快对数控铣床全自动加工平台的发展，不仅仅是改造数控铣床本身，而且还要结合机械臂的自动化，才能有效的进行自动上下料加工平台的研究。所以，在本文中就将提到由机械臂与数控铣床相结合，进行数控铣床自动上料加工平台的设计。
1.1.2 自动加工平台国内外发展情况
近几十年来，自动化生产在世界得到了蓬勃发展，如美国日本等国家自动化发展快，水平高，一般处在自动化生产线（AM）或者柔性制造系统（FMS）阶段，并正努力向着自动化工厂（AF）发展。大多数发展中国家要以机械化或者半机械化为主体。近几年，世界上柔性制造系统得到较快发展，目前，美国日本相占比例较重，由于其数控化率和柔性制造系统的迅速增加，标志着他们的自动化已进入较高级的柔性自动化水平，并进一步创造条件向自动化工厂过渡。据美国工业自动化协会调查表明，美国工业界正在努力的推动自动化工厂，以求提高产品竞争力。
而我国工业自动化成长进程由文献[1]可大致分为三个阶段：第一阶段在20世纪40年代至60年代初，是工业自动化成长的早期，主要是单机自动化加工设备出现。各类单机自动化加工设施的出现，而且不断地扩张使用。由于工业发展的不断深入，市场竞争日趋激烈，人力生产已经无法满足当时的需求，此时，工业自动化呈现；第二阶段在20世纪60年代中至70年代早期，是工业自动化发展的中期，随着市场竞争的加重，产品更新快、质量要求高，满足大中批量生产需要和减轻劳动强度，此时的单机自动化生产效率已经适应不了新时代发展的新要求，这时候各种组合机床、组合生产线出现，且软件数控系统出现并用于机床，如钻、镗、铣等加工的自动生产线；第三阶段在20世纪70年代中期之后，是工业自动化发展的最后阶段。由于市场环境的变化，使多品种、中小批量生产中存在的普遍性问题越来越严峻，所以为满足市场则要求自动化技术向更深更广的层次发展，使其有关技术高度重合整理，发挥总体最佳效能。这一阶段是实现集成的相应技术，把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体。此时，柔性制造系统（FMS)发挥了很大的功能。
现如今，国内外工业发展现状也日益发生改变。为了应对日益发展快速的社会进展，世界各国都在努力完善并向着更高级阶段发展。各工业发达国家在大力发展机器人和柔性制造系统的基础上，努力实现计算机综合自动化制造系统和全自动工厂，实现自动化生产加工以及智能化控制设备、优化产品生产、监控故障诊断等一系列加工程序。德国首先提出“工业4.0”以构建智能工厂、实现智能制造为核心，建立一套可根据需求变化而改变设计、构造、计划、生产和运作的全自动化生产线。与此同时，中国提出“中国制造2025”也不甘落后，同样将全自动化生产作为发展工业的准则，加大力度使信息化能带动工业化发展，并调整传统工业布局和产业升级，缔造工业自动化产业。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景以及国内外的发展现状分析 1
1.1.1 课题背景 1
1.1.2 自动加工平台国内外发展情况 1
1.2 本文的选题意义及主要研究内容 2
第二章 自动加工平台系统总体方案设计 4
2.1 料仓机械结构 4
2.2 触摸屏选择 5
2.3 机械手产品结构简介 5
2.4 数控铣床选择及其加工特点 6
2.5 本章小结 7
第三章 触摸屏程序设计 8
3.1 触摸屏编程软件介绍 8
3.1.1 触摸屏概述 8
3.1.2 威纶TK6100IV5触摸屏以及其软件介绍 8
3.2 触摸屏与PLC连接介绍 11
3.2.1 PLC的选择 11
3.2.2 触摸屏与PLC的连接方式 12
3.2.3 控制系统中P *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
LC的I/O接口分配 13
3.3 触摸屏部分调试 16
3.3.1 触摸屏程序设计 16
3.3.2 触摸屏程序离线模拟 17
3.4 本章小结 18
第四章 机械手控制系统设计 19
4.1 机械手结构分析 19
4.2 机械手编程系统介绍 20
4.2.1 示教盒的简介 20
4.2.2 示教盒的使用方法 22
4.3 机械手程序编写及调试 23
4.4 本章小结 24
第五章 数控铣床PLC程序设计 25
5.1 数控铣床简介 25
5.2 PLC程序编辑介绍 25
5.3 内置PLC程序改造及其部分调试 26
5.4 本章小结 27
第六章 自动加工系统的连接与调试 28
6.1 自动加工系统一体化连接 28
6.2 自动加工系统程序调试 29
6.3 本章小结 31
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
第一章 绪论
1.1 课题背景以及国内外的发展现状分析
1.1.1 课题背景
目前，由于工业自动化日趋快速，变化也愈演愈烈，更多的制造商不仅考虑到成本的降低，更加考虑到生产的快捷方便，效率的提高。所以传统的加工中心、数控机床早已不能满足现阶段的发展。而最新提出的工业化4.0，则基本满足了各个制造商所需要的要求。对于加工中心来说，自动化加工平台不仅节省劳动力与生产力，更加由于其高效率、高质量的完成工作从而获得行业内的广泛支持，并加速其发展。对于现阶段来说，工业自动化发展历程中的最主要的产物就是机械臂了，它不仅能替工人完成高难度和危险的工作，还可以提高工作效率，保证工作质量。在现阶段的自动化加工中心，材料的输送大多数依赖于机械臂的灵活运用，所以加快对数控铣床全自动加工平台的发展，不仅仅是改造数控铣床本身，而且还要结合机械臂的自动化，才能有效的进行自动上下料加工平台的研究。所以，在本文中就将提到由机械臂与数控铣床相结合，进行数控铣床自动上料加工平台的设计。
1.1.2 自动加工平台国内外发展情况
近几十年来，自动化生产在世界得到了蓬勃发展，如美国日本等国家自动化发展快，水平高，一般处在自动化生产线（AM）或者柔性制造系统（FMS）阶段，并正努力向着自动化工厂（AF）发展。大多数发展中国家要以机械化或者半机械化为主体。近几年，世界上柔性制造系统得到较快发展，目前，美国日本相占比例较重，由于其数控化率和柔性制造系统的迅速增加，标志着他们的自动化已进入较高级的柔性自动化水平，并进一步创造条件向自动化工厂过渡。据美国工业自动化协会调查表明，美国工业界正在努力的推动自动化工厂，以求提高产品竞争力。
而我国工业自动化成长进程由文献[1]可大致分为三个阶段：第一阶段在20世纪40年代至60年代初，是工业自动化成长的早期，主要是单机自动化加工设备出现。各类单机自动化加工设施的出现，而且不断地扩张使用。由于工业发展的不断深入，市场竞争日趋激烈，人力生产已经无法满足当时的需求，此时，工业自动化呈现；第二阶段在20世纪60年代中至70年代早期，是工业自动化发展的中期，随着市场竞争的加重，产品更新快、质量要求高，满足大中批量生产需要和减轻劳动强度，此时的单机自动化生产效率已经适应不了新时代发展的新要求，这时候各种组合机床、组合生产线出现，且软件数控系统出现并用于机床，如钻、镗、铣等加工的自动生产线；第三阶段在20世纪70年代中期之后，是工业自动化发展的最后阶段。由于市场环境的变化，使多品种、中小批量生产中存在的普遍性问题越来越严峻，所以为满足市场则要求自动化技术向更深更广的层次发展，使其有关技术高度重合整理，发挥总体最佳效能。这一阶段是实现集成的相应技术，把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体。此时，柔性制造系统（FMS)发挥了很大的功能。
现如今，国内外工业发展现状也日益发生改变。为了应对日益发展快速的社会进展，世界各国都在努力完善并向着更高级阶段发展。各工业发达国家在大力发展机器人和柔性制造系统的基础上，努力实现计算机综合自动化制造系统和全自动工厂，实现自动化生产加工以及智能化控制设备、优化产品生产、监控故障诊断等一系列加工程序。德国首先提出“工业4.0”以构建智能工厂、实现智能制造为核心，建立一套可根据需求变化而改变设计、构造、计划、生产和运作的全自动化生产线。与此同时，中国提出“中国制造2025”也不甘落后，同样将全自动化生产作为发展工业的准则，加大力度使信息化能带动工业化发展，并调整传统工业布局和产业升级，缔造工业自动化产业。
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